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科学家使用3D嵌入式磁铁印刷打印人造心脏泵

2018-10-31 15:46| 发布者: 3dsishu| 查看: 50| 评论: 0 |原作者: 3d私塾

简介:瑞士苏黎世联邦理工学院机械与加工工程系的博士生Kai von Petersdorff-Campen开发了一种3D打印技术,用于制造含磁铁的产品。他通过3D打印人工心脏泵原型展示了他的方法,称为“ 嵌入式磁体打印 ”,并获得了美国人工 ...
瑞士苏黎世联邦理工学院机械与加工工程系的博士生Kai von Petersdorff-Campen开发了一种3D打印技术,用于制造含磁铁的产品。他通过3D打印人工心脏泵原型展示了他的方法,称为“ 嵌入式磁体打印 ”,并获得了美国人工内脏器官协会(ASAIO)的原型设计一等奖。

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原型的横截面。深灰色的磁性元件清晰可见。(照片:Kai von Petersdorff-Campen /苏黎世联邦理工学院)

Petersdorff-Campen说:“我的目标不是制造出良好的心脏泵,而是要展示如何在一步中生产它的原理。”
人工心脏泵不仅是几何形状复杂的产品,更重要的是,它们含有磁铁 - 而且在使用磁铁进行3D打印的领域,研究仍处于起步阶段。因此,Petersdorff-Campen的心脏泵是首批使用3D打印制造磁性元件的原型之一。

这位26岁的博士生今年春天开发了原型。Petersdorff-Campen称他新开发的方法是“嵌入式磁铁印刷”。关键是要确保磁铁直接在塑料中3D打印。磁粉和塑料在印刷前混合并加工成称为长丝的股线。使用FDM技术,这些灯丝作为喷嘴打印,因为喷嘴自动输出计算机生成的形式及其各种组件。然后将印刷的片在外部磁场中磁化。塑料心脏泵原型总共花了15个小时进行打印。

最大的困难之一是长丝的发展:添加到颗粒混合物中的磁性粉末越多,磁体越强,但这会导致最终产品更脆。“我们测试了各种塑料和混合物,直到长丝具有足够的柔韧性以进行印刷,但仍具有足够的磁力,”Petersdorff-Campen说。

Petersdorff-Campen在一本学术期刊上发表了他的着作。反应各不相同,他解释说:“有些人已经在询问他们可以在哪里订购材料。”有人批评3D打印不适合生产医疗设备,因为他们必须经历各种审批程序。“不过,这不是我的重点,”Petersdorff-Campen强调说。“我只是想表明这个原则。”他确信科学家和开发人员值得进一步发展。

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柔性灯丝由聚合物 - 磁性粉末混合物组成(照片:Kai von Petersdorff-Campen / ETH Zurich)
尽管他的方法可能不适合制造心脏泵,但磁体3D打印的潜力巨大。磁铁还用于电动机,例如许多技术家用设备中的电动机,从计算机的硬盘驱动器到扬声器和微波炉。如今,具有磁体的几何形状复杂的部件通过复杂的注塑成型生产,但是使用3D打印可以使该过程明显更快且更便宜。

Petersororff-Campen表示,这还有很长的路要走:“在材料和加工方面还有很多需要改进的地方。”例如,他的心脏泵能够成功地每分钟泵送2.5升,旋转1000次,但这还不符合实践中要求的标准:“我不希望植入这样的设备。”


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